用于基于EIT-数据确定差异特征数的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于基于生物的肺的区域的EIT‑数据（36）确定呼气末阻抗值的差异特征数（300，400）的设备（10），其中，所述EIT‑数据（36）借助电阻抗X光断层摄影术设备（30）来获得。本发明专利技术能够实现：借助所述差异特征数（300，400）定量地评估在所述肺的区域中的关于过度伸展或萎缩的变化。

Equipment and Method for Determining Difference Characteristic Number Based on EIT-Data

The present invention relates to a device (10) for determining differential characteristic numbers (300,400) of end-expiratory impedance values for EIT data (36) of a biologically based lung region, in which the EIT data (36) is obtained by means of an electrical impedance X-ray tomography device (30). The present invention can quantitatively assess changes in excessive stretching or atrophy in the lung region with the aid of the differential characteristic number (300, 400).

【技术实现步骤摘要】
用于基于EIT-数据确定差异特征数的设备和方法
本专利技术涉及一种用于电阻抗X光断层摄影术的设备和方法，其具有基于EIT-数据进行的差异特征数的确定。
技术介绍
由现有技术已知用于电阻抗X光断层摄影术（EIT）的设备。这些设备构型和设置用于由借助电阻抗测量获得的信号和由此获得的数据和数据流产生一个图像、多个图像或连续的图像序列。这些图像或图像序列显示不同的身体组织、如骨头、皮肤、体液和器官、尤其肺的导电性方面的区别，所述区别有助于观察病人状况。因此，US6,236,886描述了一种电阻抗X光断层摄影装置和一种方法，所述X光断层摄影装置具有以下装置：多个电极、在至少两个电极上的电流馈入装置、在另外的电极上的信号检测装置，所述方法具有用于图像重构以便在一种原理构型中求取身体、如骨头、皮肤、血管的导电性的分布的算法，所述构型具有用于信号检测的部件（电极）、信号处理装置（放大器、A/D转换器）、电流馈入装置（发电机、电压-电流-转换器、电流限制装置)和用于控制的部件。在US5,807,251中实施：在EIT的临床应用中已知的是，提供一组电极作为电极环，所述电极彼此以确定的间距例如围绕着病人的胸腔与皮肤电接触地布置。电流输入信号或者电压输入信号分别交替地施加在相互相邻布置的电极中的可能的电极对中的不同电极对或者所有电极对之间。在输入信号被施加到相互相邻地布置的电极对之一上期间，测量其余电极的每个相互相邻的对之间的电流或电压并且以已知的方式处理所得到的测量数据，以便得到特定的电阻在病人的横截面上的分布的示图并且将其显示在屏幕上，围绕着所述横截面布置有电极环。与另外的成像放射学方法（X光设备、放射学计算机X光断层摄影装置）不同，电阻抗X光断层摄影术（EIT）具有以下优点：不出现对于病人不利的辐射负荷。与超声波扫描术方法不同，借助EIT可以进行借助电极皮带在病人的整个胸廓的和肺的有代表性的横截面上的连续的图像检测。附加地，省去使用在每次检查时必须涂覆的接触胶的必要性。电阻抗X光断层摄影术（EIT）因此提供以下优点：能够实现肺的连续监视，以便观察和归档机械呼吸的和自发呼吸的病人的医治过程。借助利用例如由US5,807,251已知的那样的EIT-设备围绕病人的胸腔的电极布置，进行在胸腔上的阻抗测量并且由阻抗借助到胸腔的几何结构上的换算来产生病人的肺的图像。借助在围绕病人的胸腔的电极平面中安装的多个（总共例如16个）电极，EIT-设备可以在分别两个电极上的电流馈入的回环中并且在其余电极上的电压测量值（EIT-测量信号）的记录中产生肺的32x32像点的图像。在此，在16个电极上检测在所述电极上的数目208个阻抗测量值。然后，由这208个阻抗测量值借助EIT图像重构产生1024个像点，经常也称作像素，所述像点然后总体上产生肺在横向截面或横向视图中在电极平面的区域中的潮流气图（TID-图像）。这些电极为了执行电阻抗X光断层摄影术（EIT）而在水平布置中围绕生物的胸廓圆形地并且包括生物的肺区域地布置。这产生在电极装置的平面中的位置，该位置可以称作电极装置在身体的横向截面周边处的胸廓-轴线位置。电阻抗X光断层摄影术（EIT）可以有利地用于肺功能监视，例如和优选地如此，使得将肺状态相对于基准的变化用于监视。因此，可以借助电阻抗X光断层摄影术（EIT）产生所谓的dEELI-图像（deltaofEndExpiratoryLungImpedance：呼气末肺阻抗变化量），其中，使一个时刻的局部的呼气末阻抗与基准时刻的局部的呼气末阻抗相关联。通过在所有像点或像素上的累加得到一个值，该值良好近似地与呼气末的空气含量变化成比例。该值然后例如可以作为字母数字的数值作为关于dEELI-图像的附加信息来提供。此外可能的是，设置肺中的局部换气相对于基准的变化，以便监视肺状态。因此，可以由当前的潮流气图与基准时刻的潮流气图、即基准潮流气图之间的差确定所谓的差-潮流气图（dTID-图像）。通过局部的差的累加，可以由此确定相对于基准的换气变化的总值。在肺健康的病人中呼吸压力提高的情况下、例如在PEEP-提高的情况下，也即在呼气阶段（呼气）末在病人的肺中存在的压力值提高的情况下，在整个肺区中换气通常改善了并且呼气末的空气含量的全局值或呼气末的空气含量的变化对于呼吸治疗的监视大多是有意义的，而这对于尤其在患病的肺中的换气变化通常不适用。典型地，例如在病人仰卧的情况下，在脊部的肺区中的、也即在靠近脊柱的肺区中的换气受限制。呼吸在此主要使腹部肺区、也即靠近病人的胸骨的肺区换气。在PEEP-提高作为医治措施的情况下，在理想情况下，在脊部的肺区中的换气得以改善，但其中，其可伸展性（顺应性）在此通常得到改善而不以腹部的肺区中的可伸展性（顺应性）为代价。进一步的压力提高然后可能在腹部区域中已经导致过度伸展（Overdistension：过度扩张），而脊部区域还没有随着可伸展性（顺应性）的改善从压力提高获益。在累加所有dTID-像点（像素）的情况下，因此绝对可以产生：尽管在脊部的肺区和腹部的肺区之间的换气方面的区别，总体上仍不可确定大的换气变化。这不能适应显著的局部区别并且可能能够导致错误的解释。示例性地在此提及借助体积控制的呼吸模式的呼吸。然后由累加的差总体上不产生在两个潮流气图之间的体积变化作为差-潮流气图（dTID-图像），因为借助体积控制的呼吸模式使潮流气体积保持恒定。典型地，目前为止以在事先确定的区域、所谓的ROI’s（regionofinterests：感兴趣区域）中的累加来应付，以便使该效应最小化，但这大多仅仅不充分地映射局部的比例关系，因此该解决方案通常不应被视为最佳的。
技术实现思路
在认识到已知的现有技术的之前描述的缺点的情况下，本专利技术提出以下任务：说明一种用于电阻抗X光断层摄影术（EIT）的适合于肺成像的设备，所述设备具有分配给电阻抗X光断层摄影术设备的电极装置，所述设备能够实现肺区的阻抗值的差异特征数的确定。本专利技术的另一个任务是，提供用于确定肺区的阻抗值的差异特征数的方法。所述任务通过具有专利权利要求1的特征的设备来解决。所述任务通过具有专利权利要求13的特征的方法来解决。本专利技术的有利的实施方式由从属权利要求得出并且在以下描述中在部分地参考附图的情况下在不限于一般性的专利技术构思的情况下被详细阐述。此外，所述方法也可以作为计算机程序或计算机程序产品来提供，使得本申请的保护范围同样延伸到计算机程序产品和计算机程序上。在此，与根据本专利技术的用于确定差异特征数的方法相关联地描述的特征和细节显然也与设备相关联地并且在设备方面适用，并且反之亦然，从而关于本专利技术的各个方面的公开始终相互参考或可以相互参考。在开始时详细阐述在本专利申请的范围内使用的概念中的一些概念。作为观察时间段，在本专利技术的意义上可以理解为在时间变化过程中的一个时间区段。这样的观察时间段的开始与结束或者通过固定的时刻或可匹配的时刻或者通过事件给定，所述事件通过呼吸作用或者呼吸的特性给定。遵循呼吸作用或者呼吸的观察时间段的示例是：一个呼吸循环、多个呼吸循环、呼吸循环的一部分、如吸气（Inspiration）、吸气间歇、呼气（Expiration）、呼气间歇。EIT-测量信号在本专利技术的意义上可以理解为以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种用于基于EIT‑数据（36）确定差异特征数（300，400）的设备（10），其中，所述EIT‑数据（36）借助电阻抗X光断层摄影术设备（30）来获得，所述设备具有数据输入单元（50）、计算与控制单元（70）和输出单元（90），其中，所述数据输入单元（50）被构型用于在观察时间段上从生物的肺的至少一个区域（2，3，4）接收所述EIT‑数据（36）并且提供所述EIT‑数据（36），其中，所述计算与控制单元（70）被构型用于：‑ 在第一时刻t1由所述EIT‑数据（36）对于所述肺（2）的至少两个局部区域（3，4）确定局部阻抗值，‑ 在至少一个另外的时刻tn对于所述肺的所述至少两个局部区域（3，4）确定另外的局部阻抗值，其中，所述第二时刻tn在时间上跟随所述第一时刻t1，‑ 对于所述至少两个局部阻抗值分别求取在所述第一时刻t1的阻抗值与在所述另外的时刻tn的阻抗值之间的局部差值，‑ 由所求取的局部差值根据评估标准进行分类，‑ 将经分类的差值累加并且由其确定差异特征数（300，400），所述差异特征数指示所述肺的所述至少两个局部区域（3，4）中的局部特性变化并且由所述差异特征数（300，400）产生和提供控制信号（96），‑ 其中，所述输出单元（90）被构型用于在使用所述控制信号（96）的情况下产生、提供或输出输出信号（96‘），所述输出信号代表所述肺的所述至少两个局部区域的局部特性变化的数值（5，300，400）。...

【技术特征摘要】
2017.08.02 DE 102017007224.81.一种用于基于EIT-数据（36）确定差异特征数（300，400）的设备（10），其中，所述EIT-数据（36）借助电阻抗X光断层摄影术设备（30）来获得，所述设备具有数据输入单元（50）、计算与控制单元（70）和输出单元（90），其中，所述数据输入单元（50）被构型用于在观察时间段上从生物的肺的至少一个区域（2，3，4）接收所述EIT-数据（36）并且提供所述EIT-数据（36），其中，所述计算与控制单元（70）被构型用于：-在第一时刻t1由所述EIT-数据（36）对于所述肺（2）的至少两个局部区域（3，4）确定局部阻抗值，-在至少一个另外的时刻tn对于所述肺的所述至少两个局部区域（3，4）确定另外的局部阻抗值，其中，所述第二时刻tn在时间上跟随所述第一时刻t1，-对于所述至少两个局部阻抗值分别求取在所述第一时刻t1的阻抗值与在所述另外的时刻tn的阻抗值之间的局部差值，-由所求取的局部差值根据评估标准进行分类，-将经分类的差值累加并且由其确定差异特征数（300，400），所述差异特征数指示所述肺的所述至少两个局部区域（3，4）中的局部特性变化并且由所述差异特征数（300，400）产生和提供控制信号（96），-其中，所述输出单元（90）被构型用于在使用所述控制信号（96）的情况下产生、提供或输出输出信号（96‘），所述输出信号代表所述肺的所述至少两个局部区域的局部特性变化的数值（5，300，400）。2.根据权利要求1所述的设备（10），其中，所述数据输入单元（50）被构型用于接收和提供指示在所述观察时间段中的呼吸压力的压力测量值或压力变化过程的数据（44），其中，由所述计算与控制单元（70）基于指示所述呼吸变化过程的压力变化过程或压力测量值的数据（44）求取在所述观察时间段中的指示呼吸压力的呼气末的值（PEEP）的值。3.根据权利要求1和权利要求2所述的设备（10），其中，所述计算与控制单元（70）在考虑指示所述呼吸压力的呼气末的值的值的情况下由所述局部阻抗值确定所述肺的局部区域的局部的呼气末阻抗值，由所述局部的呼气末阻抗值求取所述局部差值并且分别确定所述差异特征数（300，400）。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备（10），其中，选择分别具有一个吸气持续时间和一个呼气持续时间的至少两个呼吸周期的持续时间作为观察时间段。5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备（10），其中，选择具有呼吸压力的变化的操纵、优选具有多个呼吸周期——所述多个呼吸周期分别具有一个吸气与呼气阶段——的递减的PEEP-试验的持续时间作为观察时间段，并且其中，在时刻tn的与局部的呼气末阻抗值对应的呼气末的呼吸压力（PEEP）相对于在所述时刻t1的呼气末呼吸压力（PEEP）低了预先确定的值。6.根据权利要求1至4中任一项所述的设备（10），其中，选择具有呼吸压力的变化的操纵、优选具有多个呼吸周期——所述多个呼吸周期分别具有一个吸气与呼气阶段——的递增的PEEP-试验的持续时间作为观察时间段，并且其中，在时刻tn的与局部的呼气末阻抗值对应的呼气末的呼吸压力（PEEP）相对于在所述时刻t1的呼气末呼吸压力（PEEP）提高预先确定的值。7.根据以上权利要求中任一项所述的设备（10），其中，在所述肺的至少两个局部区域的一个区域中一同包括至少一个背侧区域、尤其所述肺的所谓的脊部区域，并且其中，所述计算与控制单元（70）从所述局部阻抗值确定所述肺的所述背侧区域的局部的呼气末阻抗值，从所述肺的所述背侧区域的局部...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y格贝尔，
申请(专利权)人：德尔格制造股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE